To evaluate the basic characteristics and adsorption properties of commercial wood charcoal, we investigated the proximate analysis, porosimetry analysis, methylene blue adsorption, removal ratios of formaldehyde, and removal ratio of ethylene gas. Fixed carbon contents of traditional black and white charcoal, and mechanical charcoal were 51.8~76.6%, 72.9~84.6%, and 48.5~80.3%, respectively. Refining degrees of the most traditional black charcoal were 9, and those of white charcoal and mechanical charcoals were zero. Specific surface area of traditional black charcoal was 0.1~13.7 $m^2/g$, which was quite lower than that of white charcoal (53.2~372.6 $m^2/g$) and mechanical charcoals (224.3~464.6 $m^2/g$). Also, amounts of methylene blue adsorption were quite lower in black charcoal (0.53~1.97 mg/g) compared with white charcoal (2.68~7.68 mg/g) and mechanical charcoal (11.63~26.10 mg/g). Removal ratios of formaldehyde of the black charcoal were 11.4~26.7%, which is quite similar to white charcoal (17.9~34.9%) and mechanical charcoal (5.5~25.8%). Removal ratios of ethylene gas for traditional black charcoal, traditional white charcoal, and mechanical charcoal were 2.2~43.5%, 21.7~39.1%, 21.7~39.1%, respectively. There was no significant difference in the removal ratios of formaldehyde and ethylene gas among traditional black charcoal, traditional white charcoal, and mechanical charcoal.
JU, Young Min;JEONG, Hanseob;CHEA, Kwang-Seok;AHN, Byung-Jun;LEE, Soo Min
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.48
no.6
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pp.847-860
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2020
This study was conducted into combustion characteristics and gases generated by the combustion of charcoal and agglomerated charcoal distributed in the domestic using a combustion chamber based on the average space per crater of a charcoal-grilled restaurant in South Korea. Each of the three types of charcoals and agglomerated wood charcoals was analyzed for fuel and combustion characteristics. In addition, the concentration changes of CO, CO2, NOx, and O2 were measured for 20 minutes depending on ventilation. As a result, CO yield without ventilation was measured in the range of 1390 to 4703 ppm, and CO yield with ventilation decreases about 29.8% to 57.4%. CO2 yield without ventilation was measured in the range of 1.34% to 2.42%, and CO2 yield was about 44.1% to 53.6% when the emission was more than about 1.5% at 10 minutes. The NOx yield was divided into two cases where the NOx yield was continuously increased because of incomplete combustion, emitted ranging from 29 ppm to 47 ppm, and where emission was constant after 1 minute in the range of 9 ppm to 18 ppm. The NOx yield with ventilation tends to be similar to the without ventilation, and NOx yield decreases up to 62.5%. Therefore, it could be used for health risk assessment with the simulation of the usage environment of charcoal and agglomerated wood charcoal.
Some physical characteristics as thickness swelling, heat conduction, and bending properties of composite hoards made of waste wood chip and charcoal were measured. Wood-charcoal composite boards of three types and cement board were prepared for this study as shown in Table 1, Keeping duration of strawberries in the boxes($25cm{\times}25cm{\times}25cm$) manufactured with the boards was also examined. Thickness swelling and bending properties(MOR and MOE) of board B and C were lower than those of board A. Among the wood-charcoal composite boards except cement board, there were no differences in heat conduction(mm/sec.). Strawberries in the box with board C were kept longer duration in fresh condition than that with cement board. From the results, it is suggested that wood-charcoal composite boards can be used for eco-material.
Kwon, Gu Joong;Kim, Ah Ran;Lee, Hee Soo;Lee, Seung Hwan;Hidayat, Wahyu;Febrianto, Fauzi;Kim, Nam Hun
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.46
no.5
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pp.527-540
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2018
In this study, the characteristics of the white charcoal from charcoal kilns made for both charcoal production and thermotherapy and from the traditional charcoal kiln were compared and examined. A charcoal kiln for thermotherapy as a secondary purpose was made to minimize environmental problems such as fine dust and harmful gas generated from sealed charcoal kiln in consideration of comfort and safety. White Charcoal produced from the charcoal kiln for both charcoal production and thermotherapy had higher ash and volatile matter and lower fixed carbon than that from the traditional charcoal kiln. The density of the white charcoal produced from the charcoal kiln for both charcoal production and thermotherapy was slightly higher than that of the traditional one, but the equilibrium moisture content and pH were not significantly different. The calorific value, refinement degree, hardness and anatomical structure were not different between the two. It was concluded that the white charcoal produced from the advanced charcoal kiln for thermotherapy as a secondary purpose meets the quality certification standards of Korea Forest Research Institute.
We analyzed the basic characteristics and adsorption property of carbonized materials from thinning byproducts of major Korean wood species for evaluating as charcoal making raw material. Yield of charcoal was decreased with increasing the carbonization temperature for all wood species. Refining degrees was 9.0 at $400^{\circ}C$, 3.3~5.0 at $600^{\circ}C$ and 0 at $800^{\circ}C$, and was no difference among wood species. With increasing the carbonization temperature, the fixed carbon content was also increased, and charcoal from softwoods had more fixed carbon content than that from hardwoods. Specific surface area was increased with increasing the carbonization temperature, softwood charcoal had more specific surface area than that of hardwood. Pinus rigida showed the highest specific surface area. In formaldehyde removal by charcoal, some materials had highest at $600^{\circ}C$ and the others had highest at $800^{\circ}C$. Pinus koraiensis, Qurcus acutissima and MDF showed maximum formaldehyde removal ability at $600^{\circ}C$. Ethylene gas removal ability of charcoal was increased with increasing the carbonization temperature, and the charcoal from Pinus rigida and Robinia pseudoacacia had higher ethylene gas removal ability than the other species.
Nopia CAHYANI;Andi Detti YUNIANTI;SUHASMAN;Kidung Tirtayasa Putra PANGESTU;Gustan PARI
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.51
no.1
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pp.23-37
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2023
One type of biomass that has promising potential for bio pellet production is spent coffee grounds (SCGs). However, previous studies have shown that SCGs in bio pellets cause a lot of smoke. Therefore, they need to be mixed with a material that has a higher calorific value to produce better quality pellets. One material that can be used is pine wood because it has a natural resin content that can increase the calorific value. The aim of this study was to examine the quality of bio pellets produced with SCGs and pine wood charcoal at different particle sizes. The charcoal was ground using either a hammer mill (HM) or a ball mill (BM). Pine wood charcoal was mixed with SCGs at ratios of SCGs to pine wood charcoal of 4:6 and 6:4 by weight, respectively, and the adhesive used a tapioca with a composition ratio 5% of the raw material. The bio pellets were produced using a manual pellet press. The quality of the bio pellets was assessed based on Indonesian National Standard (SNI) 8021-2014, and the physical observations include flame length, burning rate, and compressive strength. The average water content, ash content, and calorific value of the bio pellets were in accordance with SNI 8021-2014, but the density and ash content values were below the standard values. The BM variation of bio pellets had a higher compressive strength than the HM variation, and the 4:6 BM variation had the longest burning time compared with 4:6 HM.
This research was performed to evaluate adsorption behavior of woody charcoals obtained from wood powder, fiber and bark of spruce (Abies sibirica Ledeb). The wood materials were carbonized at various temperatures for 1 hour using experimental rotary kiln without any inert gas. The adsorption capacity of iodine and toluene, specific surface area and removal efficiency of acetic acid and ammonia gas of those charcoals were measured. The higher was the temperature for carbonization, the lower yields of charcoals were. Ash content of bark charcoal was higher than that of wood powder charcoal or fiber charcoal. Elemental analysis of woody charcoal revealed that the content of carbon was gradually lincreased as carbonization temperature was higher. When carbonization temperature was higher, adsorption capacity of woody charcoals for iodine was much improved. Wood powder charcoal and fiber charcoal were more effective for iodine adsorption rather than bark charcoal. Capacity of toluene adsorption was the highest in the charcoal of $600^{\circ}C$. Charcoals produced at high temperature efficiently removed acetic acid gas, while charcoals carbonized at low temperature such as $400^{\circ}C$ were proper to remove ammonia gas. This difference may be explained that the acidity of charcoals depends on the carbonization temperature: charcoals of low temperature indicate acidic property, while those of high temperature turned to alkaline.
Anatomical characteristics of black and white charcoal of Quercus variabilis and Quercus mongolica manufactured by a Korean traditional kiln were investigated by scanning electron microscopy. In both charcoal, the earlywood vessels shrank in tangential direction, whereas the other cells didn't change. However, in the case of latewood vessels, black charcoal did not show tangential direction shrinkage, but white charcoal did. The wood fiber were changed severly in shape due to the excessive shrinkage. Tyloses in early wood vessel were still shown unchanged shape in both charcoals. Cell wall of ray parenchyma was observed and their shapes were severly distorted. Voids between ray parenchyma were observed in white charcoal, which maybe due to high temperature in white charcoal. Moreover, lumen diameters in the uniseriate ray and multiseriate ray were decreased at the high charring temperature. These results showed that the low charcoal yield of the white charcoal compared to the black charcoal was caused by decrease of cell dimensions as well as loss of wood components associated with the carbonization temperature.
To analyze the changes in pH and elemental content ratio of wood charcoal and in FT-IR spectra of their surfaces, wood charcoals carbonized from Pinus koraiensis were used. pHs of wood charcoals carbonized from Pinus koraiensis at 300 and $400^{\circ}C$ were 5-27 and 6.80, respectively, whereas they were between 9.25~10.35 for the wood charcoals manufactured between $500{\sim}900^{\circ}C$ From the changes in the elemental ratios of Pinus koraiensis wood charcoal by increasing carbonization temperature, carbon (C) contents increased by elevating the carbonization temperature with the decreasing in content ratios of O and H. The largest changes in the ratio was found between the carbonization temperature 400 and $500^{\circ}C$. Ratios of C, O, H of the wood charcoal manufactured at 300 and $400^{\circ}C$ were 67.7, 28.9, 3.0% and 72.2, 24.9, 2.5%, respectively, while those at $500{\sim}900^{\circ}C$ were between 83.3~90.5, 13.6~9.0, 2.7~0.3%. The surface functional groups of Pinus koraiensis wood charcoals were determined by comparison of FT-IR spectra of the wood powder and the wood charcoal carbonized with the wood powder. The functional groups on the surface of wood charcoals carbonized at 300 and $400^{\circ}C$ were considered to be acidic groups like Lactone, Lactol, Carboxylic acid, Carboxylic anhydride, whereas Pyrone types could be the major functional groups for the wood charcoals carbonized between 500 and $900^{\circ}C$.
The building materials used for improving indoor air quality, the wood charcoal mixed with cement mortar or natural water paint were examined for their potential removing ability of formaldehyde. After the reaction of samples with formaldehyde in the glass flasks designed in our lab, the remaining formaldehyde was collected using DNPH (2,4-dinitrophenyl hydrazine) cartridges, and their concentration was determined using HPLC. From the results, it was found that the removing amount of formaldehyde per one gram sample containing 5, 10, or 15% of wood charcoal was more than three times compared to that of control (100% cement mortar or water paint). Their elimination percentages from the initial formaldehyde was about 80~90%. The experimental results for wood charcoal-water paint showed a similar trend with those of wood charcoal-cement mortar samples. Their elimination percentages from the initial formaldehyde was about 90%. It is proposed that formaldehyde is adsorbed on the adsorbed 'O' or 'OH' groups in the graphene layers formed through the re-arrangement of lignocellulose in the wood during the carbonization procedure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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